此前,科研人员观察到DNA的表观遗传共价修饰即DNA甲基化。随着年龄的增长而改变,这种改变在较大程度上与细胞和组织类型无关。此后,表观遗传DNA甲基化时钟被开发出来。根据受试者的DNA样本,表观遗传时钟可以准确地预测该人的实际年龄,并在某种程度上可以预测该人的生理年龄。表观遗传时钟被证明适用于任何哺乳动物物种,并被用于测试抗衰老和细胞再生策略的功效以及其他应用场景。然而,除了表观遗传有丝分裂钟外,这些时钟的潜在生物学机制有待发掘。
研究发现,随机DNA甲基化变化在细胞群体中平均的净效应是累积DNA甲基化变化的线性变化。相反,年龄加速的生物过程本质上是非随机的。此前,科学家认为生理年龄加速可能只反映了随机DNA甲基化变化的增加,而实验室数据表明并非如此。该工作展示了这一规则的唯一例外是表观遗传有丝分裂时钟。在癌症或肿瘤前病变中,有丝分裂年龄的加速体现在随机DNA甲基化变化的增长率上,表明与细胞分裂相关的DNA甲基化变化本质上是随机的。
研究工作得到国家自然科学基金委员会和中国科学院的支持。